나노기술 및 정책 정보

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 성균관대학교 화학과 이효영 교수팀이 분자 메모리 소재로서 안정한 유기라디칼 화합물을 설계 및 제조하여, 비휘발성 분자메모리 박막 소자를 제작 및 구현하는데 성공하였다.
이효영 교수의 주도 하에 성균관대학교 화학과, 기능성 분자메모리 창의연구단이 참여한 이번 연구는 교육과학기술부와 한국연구재단이 추진하는 '리더연구자지원사업인 창의적 연구사업의 지원을 받아 수행되었으며, 연구 결과는 화학분야의 세계적인 권위지인 ‘앙게반테 케미(Angewandte Chemie)誌’4월 8일자 인터넷판에 발표되었다. 특히 이 논문은 세계 최초로 저분자 유기라디칼을 이용한 메모리 소자이다. 분자전자소자는 현재 무기반도체 기술의 뒤를 이을 가능성이 있는 유망분야중 하나로, 분자 설계와 합성이 가능할 뿐만 아니라, 소자로 응용될 경우 단위 면적당 초고밀도의 집적이 가능하기 때문에, 그동안 고분자를 비롯한 다양한 분자전자소자 연구가 진행되어 왔다.

 특히 유기 반도체, 전하이동이 가능한 착화합물, 산화-환원이 가능한 유-무기 고분자 화합물, 금속나노 입자가 분산된 박막 필름등에 대한 연구가 주도적으로 진행되어 왔다.
 최근에 폴리머 기반의 분자 라디칼화합물을 사용한 메모리 소자가 극소수가 보고되었는데 기존 폴리머 라디칼의 경우 양 전극 사이에 절연체 물질 등 다중층을 가미 하였을때에 메모리 소자 구현 및 기능이 향상됨을 보고 하였다. 그러나 이효영 교수팀의 유기저분자 라디칼의 경우 화합물내 p-형, n-형의 특성을 모두 가지고 있어 단층임에도 불구하고 비휘발성 분자 메모리 특성 및 소자 적용 가능성을 보고하였다.

 이효영 교수팀은 상하부 금속전극사이에 유기라디칼 화합물을 스핀코팅 방법으로 두께를 조절하며 두께에 따른 ON/OFF ratio를 조정하며 메모리 특성을 보고 하였다. 유기라디칼로 부터 기인한 분자 메모리 특성을 증명하기 위해 순환전압전류법 (Cyclic voltammetry: CV)과 전자 상자성 공명 (Electronparamagnetic resonance: EPR) 분광기로 확인하였다. 라디칼 분자로부터 p-, n-형 특성이 기인됨을 보여주었다. 이번 연구를 주도한 이효영 교수는“우리나라가 차세대 메모리 분야에서 계속 선두를 유지하기 위해서는 다양한 형태의 차세대 비휘발성 메모리 소재 및 소자 개발에 연구를 집중시켜야 한다”고 역설하고, “유기라디칼은 분자메모리 분야뿐만 아니라 향후 휘어질 수 있는 배터리분야 등에서도 각광받을 가능성이 있어 유기물을 이용한 유기 배터리 분야에 적용 가능성이 있다”라며 연구의의를 설명하였다.